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探討金屬管浮子流量計測量工況

??2022-06-17 閱讀:341

  近年來,我國化工行業(yè)中采用離子膜法制堿工藝發(fā)展很快,前幾年該裝置大多為全套進口,包括在線的各種儀表?,F(xiàn)在從設(shè)備到儀表逐漸國產(chǎn)化,這樣既能保證質(zhì)量,同時可以節(jié)約大量外匯?! ?/span>
  西北某大型化工廠在建成試生產(chǎn)階段就發(fā)現(xiàn)安裝在陰、陽兩極管道上的兩臺浮子流量計工作不正常,指針總在擺動,無法讀數(shù);輸出電流信號也不穩(wěn)定,難以實現(xiàn)預期的工藝流程調(diào)節(jié)與控制目標等,以至影響了正常投產(chǎn)。經(jīng)現(xiàn)場觀察和分析認為:陰極、陽極兩條管道中被測量的介質(zhì)均為既不均勻、比例又不固定的氣、液雙相介質(zhì);而流量計則是常規(guī)型浮子流量計。
  金屬管浮子流量計的工作原理之一是浮力定律,也就是與被測介質(zhì)的密度有關(guān),密度不穩(wěn)定時浮子就會跳動。由于本工況液體伴有不定氣體量的情況,產(chǎn)生脈動流,導致了流量計的上述現(xiàn)象。
  目前各種常規(guī)流量計都不適用于氣、液雙相介質(zhì),而工藝過程的鹽液及堿液流量必須加以測量和控制,即必須安裝流量計。因此,選用一種可用的流量計或?qū)ΜF(xiàn)有的某種流量計進行改進設(shè)計以滿足此特定工況測量要求就成為下步工作?!?/span>
  實施方案的選擇與確定至少要滿足以下3點:  
 ?。?)流量計的接液零部件必須能承受陰、陽兩極管道中含氯氣鹽液及堿液的強烈氧化和腐蝕; 
 ?。?)安裝連接尺寸盡量與原流量計相同,以減少工作量; 

金屬浮子流量計
 ?。?)流量計自身能有效地緩沖和減少由隨機產(chǎn)生氣體帶來的劇烈波動,達到可視為穩(wěn)定值的讀數(shù),并且輸出電流信號波動滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求?! ?/span>
  按上述要求對電磁流量計、渦輪流量計、渦街流量計、浮子流量計與差壓式流量計等進行分析、比較后認為只有對金屬管浮子流量計進行必要的改進才是可行的和*佳的方案。因此江蘇亞龍儀表有限公司在其原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上特殊設(shè)計了一種金屬管浮子流量計?!?/span>
  金屬管浮子流量計應實施3項改進設(shè)計。 
  耐腐蝕材料選擇和防腐措施  
  查閱金屬材料手冊并結(jié)合現(xiàn)場其它設(shè)備材料的應用實際,陽極管道中的介質(zhì)為含氯氣的鹽液,傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用鈦(Ti)材制造,兩法蘭密封面及殼體與導管組件密封面均進行涂鈀處理。 
  整個傳感器具有良好的抗氧化及耐腐蝕性能。而陰極管道中的介質(zhì)為堿液和氫氣及氯氣等,傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用不銹鋼(SUS316L)材質(zhì)制造,整個傳感器具有良好的耐腐蝕性能。經(jīng)兩年多的使用證明是可行的 
  連接尺寸與安裝方式 
  由于用戶的原有流量計為水平安裝,這與常規(guī)浮子流量計垂直安裝、流體自下而上的流向完全不同,因此必須將其設(shè)計成(水)平進(水)平出結(jié)構(gòu),由于已有管道的開檔尺寸足夠長,于是設(shè)計成的浮子流量計?! ?/span>
  *大限度地保證工作條件下流量計的穩(wěn)定  
  就流量計自身而言,克服波動(不論是外部還是內(nèi)部原因所致)的常用而有效的措施是加裝阻尼器。阻尼器一般分為機械式和電(磁)式,顯然對浮子流量計應首先考慮選用前者?!?/span>
  按阻尼介質(zhì)不同又分為液體阻尼器和氣體阻尼器?! ?/span>
    阻尼器的設(shè)計 
  設(shè)計阻尼器必須了解和確定下列數(shù)據(jù):
  波動幅度與頻率:經(jīng)在現(xiàn)場幾小時觀測統(tǒng)計未裝阻尼器的流量計的波動幅度約為15%~25%,(士7.5%~士12%);頻率約為180~350次/min。
 ?。?)要求阻尼效果:波動幅度應不大于士2%;頻率約不大于50~90次/min。當然,由于沒有適當?shù)膬x器進行定量檢測,所以阻尼的*終效果是否達到預期目標,一定程度上還應通過實際應用由現(xiàn)場技術(shù)和操作人員判斷和認定。
  (2)依照上述實際工況和阻尼目標,兼顧該浮子流量計結(jié)構(gòu)尺寸、鈦材管料規(guī)格等,求出阻尼系數(shù)之后,初步確定阻尼器結(jié)構(gòu)及尺寸。而決定阻尼效果的阻尼室與阻尼體之間間隙的*佳尺寸必須經(jīng)現(xiàn)場試驗后才能確定。
  試驗時金屬管浮子流量計上端自然存有空氣做為阻尼介質(zhì)。試驗方法是:初始流量置于約50%*大流量處,這時指針仍略有擺動但有滿意讀數(shù)(系流場不穩(wěn)所致,可視為穩(wěn)定),然后迅速開啟(或關(guān)閉)球閥,使指針約達80%(或20%)*大流量處并記下時間,等待指針雖擺動仍有可滿意讀數(shù)為止,再記下時間,即可得知阻尼時間。經(jīng)多次試驗統(tǒng)計結(jié)果大致:
  間隙(mm)0.80.60.40.2
  阻尼時間(s)5~64~52~43~5
  從上述試驗結(jié)果可以看出后兩組間隙的阻尼器效果較好。但必竟現(xiàn)場實際工況與試驗室條件有較大差別,因此還必須進行現(xiàn)場試驗。
  現(xiàn)場試驗與應用效果
  2004年6月對特殊設(shè)計的浮子流量計及特制的間隙為0.3mm的阻尼體安裝于現(xiàn)場取代原流量計進行多次試驗,結(jié)果是間隙為0.3mm和0.4mm阻尼器效果*佳,原來流量計指針擺動幅度為10%~20%的同樣條件換裝特殊設(shè)計的流量計后,其指針擺動基本不超過6%(士3%),操作人員認為滿意,可以接受,這一設(shè)計達到了預期效果。經(jīng)使用一直很穩(wěn)定,這就初步解決了氣、液兩相流流量測量的難題。
  因此可以認為:這種帶有阻尼器并由特種材質(zhì)制造的浮子流量計是一種解決類似雙相流流量測量的可行方法之一,完全可以用于離子膜燒堿工藝過程中。

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